【摘要】

　　隨著數字技術的飛速發展，其在專業音響領域的應用也日趨廣泛、成熟。

　　專業音響處理系統從發展之初的模擬化處理到現代的數字化經歷的時間也十分短暫。現階段，由于各方面技術的進步，專業擴聲系統對聲音質量的要求越來越高。這就要求選擇一個功能齊全、性能穩定、技術先進、穩定適用的數字處理平臺應對紛繁復雜的算法要求。

　　三基音響企業早在1999年就開始探索專用于卡拉OK系統中，用于提升音樂、歌唱聲音表現質量的數字化前級效果器。

　　從2001年首臺四通道卡拉OK前級效果器到之后的多通道全數字卡拉OK前級是一個歷史演變的過程。其中它僅僅是在數位轉換、運算速度、存儲空間及效果處理上不斷擴展。其核心DSP芯片也從最早期的單片DSP向多片DSP發展，其混響效果當然也日益改善、功能也在不斷的擴展。它是用戶日益旺盛的應用需求的產物。

　　而現在市場上所需求的卡拉Ok前級處理器要求融入更多的處理元素，一般并行的概念已很難滿足這種要求，從實際應用和用戶反饋情況看來，現在較為流行的多片DSP芯片并行處的技術曝露出了許多弊端。諸如：數據冗滯、交互延遲、總線瓶塞、穩定性差等問題。

　　從理論上來講，有些問題已經成為了這種技術解決方案不可逾越的瓶頸。多片DSP并行處理技術還尚處于非成熟階段。

　　為此，三基企業另僻奚徑，參考ADM的雙核共總線理論，在數字卡拉OK前級處理技術進行探索。經過為期近一年的試驗與測試，實時推出了基于雙核多線程矢量處理平臺的多通道全數字卡拉OK前級處理器DCM-28E。

　　本文將從原理上分析介紹該數字處理平臺，并扼要介紹其工程應用中的功能需求。在此，感謝南京大學的數技術老師們對該產品的研發提供技術指導。

　　縱觀卡拉OK前級類設備，其誕生也就十年的歷史。此類設備是因情勢發展需求而誕生的。究其誕生發展史，有據可查：國內第一臺多通道卡拉OK前級KMIX-1于2000年研發出來，在2001年才真正在市場上賣開。

　　那時的卡拉OK前級主要是模擬處理的多，KMIX-1也不例外：她僅僅在效果處理部分引入了DSP應用。其它的都是模擬線路。功能也不是很多，不過相對來說在2001年已經是轟動一時的產品了。

　　后來出現的KMIX-3/KMIX-330就是全數字處理的設備了，雖然是單核，其音頻處理能力和各種功能還是有很大的發展。現推出的DCM-28E在原有設備基礎上，繼承了一些傳統的音色和功能，同時采用雙核處理機制，多線程協同處理，在音頻的空間處理上采用矢量演算法則，使后處理的聲音更接近實際自然的聲音，當然如果你需要，也可以靈活地配置為你所想聽到的聲音。

　　DCM-28E這款卡拉OK前級集成了專業音響產品多種周邊器材的功能：前級放大器(話放)+效果器(美化歌唱人聲效果)+動態處理器(噪聲門、限幅器、自動增益控制器等)+分頻器+參量均衡器(整機設備包含了各個通道音頻元素的調整點)+反饋抑制器+混音器(3組立體聲輸出+超低音+中置聲道輸出的輸入音源元素可靈活配置比例),如此眾多功能，自然對設備的心臟雙核芯片提出了嚴峻的要求。DCM-28E首次采用雙核多線程處理方式，對進入設備的多路信號同時進行編碼、后處理，再解碼。

　　本文一再提到的雙核多線程多任務音頻處理技術到底是什么呢?它跟傳統的DSP處理技術有什么區別呢?這恐怕是很多讀者都想要問的問題。

　　前面有介紹到，本系統的平臺技術是參考了ADM的雙核共線理論。也就是說從原理上來講跟ADM的雙核共線CPU的原理是相似的，唯一不同的是，ADM的雙核CPU肩負了圖文、影像等更為龐大的數據流處任務，而本機的核心處理平臺卻只是進行音頻數據流處理。

　　對計算機硬件技術熟悉的朋友都知道，ADM的雙核共線CPU是業界定義為真正意義的雙核處理平臺。它的兩個核心可以分別同時處理不同的任務指令，且各自都具有超線程的能力，因此，單個核心經過超線程后就可以分別實現雙線程，從而使該雙核芯片具有四線程多任務處理能力。

　　DCM-28E的雙核、多線程、多任務音頻處理系統同樣是基于該理論，聯合臺灣著名的芯片公司共同開發，特別在內核間進行拓樸信道處理，從而使之達成以網狀拓樸結構進行指令執行與數據交互的運行模式。與傳統的單片、多片DSP處理理論完全不同。此設備引入雙核的最大目的是提升系統的處理速度，增加系統穩定性，從而避免大數據流堵塞引起系統假死、重啟等。強大的處理引擎是高速數字音頻信號處理的首要條件。下面就從實際功能需求抽出幾點分析雙核多線程處理平臺的應用特點。

　　均衡器：為了改善系統傳輸頻率響應特性而設置的數個參量均衡點，分布在話筒、音樂通道，房間均衡、中置和超低音輸出均衡。為避免音質損失，這些均衡器都要求雙精度演算。再者考慮到成本、功耗等因素，選取了72位定點DSP和32位浮點DSP相結合配置方式，互為補充，協同進行音頻處理。

　　智能動態處理器： 考慮到實際KTV場所音源狀況，在雙核里面同時開出專門用于噪聲門、自動增益控制及限幅器的一條處理算法路徑。充分發揮雙核多線程特點，將應用需求在此平臺上輕松實現。

　　反饋抑制器：由于擴聲場所聲場的傳輸特性不均勻，有些頻率會反射過強，當系統傳輸增益設置過高時，容易造成正反饋產生刺耳的嘯叫聲。在雙核處理平臺上，通過內部的自動檢測及

　　嘯叫抑制機制，能有效提升系統傳輸增益，改善嘯叫狀況。

　　效果處理器：運用浮點DSP的快速運算功能，將用于專業演唱的 REVERB(混響)算法移植到此平臺上，加上經典傳統的 ECHO(回聲)效果，構成了卡拉OK歌唱最基本也是最實用的效果。

　　以上僅舉一部分功能作扼要說明，本文重點就此設備的均衡作詳細分析，其它功能特點也基本遵照此資源需求模式可循。

　　從下圖可以看出，DCM-28E可調參量均衡點的分布狀況，在每個重要的信號通路上都有至少2個靈活的EQ點，甚至多達7段的房間均衡。這些參量均衡器可設置如下類型：Peaking(峰值濾波器)/Notch(陷波器)/Hi-Shelf(高頻斜坡濾波器)/Lo-Shelf(低頻斜坡濾波器)，每個濾波器的頻率可從20Hz~20kHz調整，精度可達1/12倍頻程，每個濾波器的Q值也可靈活設置，還有增益控制范圍為-12dB~+12dB。

　　基于現行的豪華KTV包間的精裝修、大空間、功能豐富、布局怪異。這種環境的建聲條件都不是十分理想，頻響、聲干涉、聲場均勻度等都是問題。

　　因此，要求前級設備可以具備多分區、多級的調試功能，其可調的均點就要求比較多。而高精度均衡算法的運算對信號處理器資源要求勢必要求很高。而現有的單核音頻DSP芯片已很難滿足這種要求，再加上效果、反饋抑制等算法對資源的要求，讓傳統的單DSP芯片和雙DSP遇到瓶頸。

　　DCM-28E正是考慮到了這些問題，才在數據處理能力、系統資源分配等問題上著手從而引入雙核多線程的數據處理模式。數字技術的發展帶來專業音頻領域新的挑戰和應用，三基企業為滿足客戶的不斷發展之需求，正在建立健全幾種標準化數字信號處理平臺。對音頻信號的處理不再局限于并行或是多核超線程矢量運算等理論，三基的工程師們正在日以繼夜色的在數字音頻處理技術領域嘗試著新的理念，與計算機硬件發展領域共資源將是三基數位研究技術的新方向，新的課題。

　　作為前卡拉OK前級效果發明者的三基企業正在努力，努力實現在這個領域的繼續領跑，只有這樣才能在未來的發展之中做到平臺的先進性和擴展性，才能不斷實現產品的軟升級，以最大程度為終端客戶服務。